3.1细胞膜的结构和功能 课件高一上学期生物人教版必修1

第三章细胞的基本结构第一节细胞膜的结构和功能学习重难点一、细胞膜的功能二、细胞膜结构的探索过程的分析三、流动镶嵌模型的内容情境导入没有什么岁月静好，不过是有人替我们负重前行;奉献、使命、责任，在我们的边防战士身上体现的淋漓尽致。边防线作为一个国家的边界，对于国家安全十分重要。系统的边界对系统的稳定至关重要。作为最基本生命系统的细胞。它的边界是什么呢?结合教材问题探讨，思考一下植物细胞的边界为什么不是细胞壁呢？是细胞膜，也叫质膜。动植物细胞的界限一样吗？讨论：

鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？台盼蓝不是细胞需要的物质，活细胞的细胞膜具有选择透过性，死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色。具有控制物质进出的功能。问题探讨如何确定细胞膜的存在呢？

科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内,伊红很快扩散到整个细胞,却不能逸出细胞。

伊红为什么不会逸出细胞？此实验说明了什么？细胞作为一个完整的系统，它具有边界。细胞膜---系统的边界细胞膜作为系统的边界，它在细胞的生命活动中起什么作用呢?细胞膜的功能阅读教材P40-41的内容小组合作讨论出细胞膜的功能。一、细胞膜的功能1、将细胞与外界环境隔开使细胞成为相对独立的系统，保障细胞内环境的相对稳定。原始地球环境在生命起源过程中，原始海洋中的有机物逐渐聚集并且相互作用，进化出原始的生命。在原始海洋这盆“热汤”中，膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，它将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统。有利于细胞的物质和能量代谢和细胞的生长发育2.控制物质进出细胞细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞（水、无机盐、氨基酸、葡萄糖）细胞不需要的物质细胞膜的控制细胞产生的代谢废物（CO2、尿素、多余的无机盐）容易进入不容易进入可排出细胞内有用的成分却不会轻易流失到细胞外不易排出细胞合成的抗体、激素等分泌物分泌到细胞外可排出细胞膜像海关或边防检查站，对进出细胞的物质进行严格的”检查“一、细胞膜的功能细胞膜的功能特性：选择透过性流感病毒不是细胞生活所需要的，为什么能进入细胞？细胞膜的控制作用是相对的，环境中一些对细胞有害的物质也有可能进入细胞,如某些病毒、病菌侵入细胞,使生物体患病。一、细胞膜的功能3、进行细胞间的信息交流在多细胞生物体内，各个细胞不是孤立存在的，它们之间必需保持功能的协调。这种协调性的出现不仅依赖于物质和能量的交换，也依赖于______的传递。信息趣味活动：“及时送信”思考：你今天中午想约自己的朋友一起去打羽毛球，你会如何传递这个消息呢？内分泌细胞分泌的信号分子（如激素），随体液到达全身各处，与靶细胞的（细胞膜表面或细胞内）受体结合，将信息传递给靶细胞。受体血管（1）化学物质传递信息拓展受体：化学本质：糖蛋白(蛋白质)作用：接受激素等化学物质的信号特点：专一性（一种受体只能识别一种或者一类物质）一、细胞膜的功能3、进行细胞间的信息交流（2）细胞膜直接接触传递信息相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。例如，精子和卵细胞的识别。细胞发出的信号分子与靶细胞细胞膜外表面的受体结合。一、细胞膜的功能3、进行细胞间的信息交流（3）通过细胞通道传递信息相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。例如，高等植物之间通过胞间连丝相互连接，进行信息交流。一、细胞膜的功能3、进行细胞间的信息交流细胞膜的功能1.将细胞与外界环境分隔开2.控制物质进出细胞3.进行细胞间的信息交流间接交流直接交流通道交流小结多细胞生物是一个繁忙而有序的细胞“社会”。如果没有信息交流，生物体不可能作为一个整体完成生命活动。细胞间的信息交流，大多与细胞膜的结构有关。细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的。但细胞膜非常薄，即使在显微镜下依然难以看清它的真面目，人们对细胞膜化学成分与结构的认识经历了很长的过程。请自主学习课本P42页的内容，小组合作完成在对细胞膜成分的探索历程中有哪些科学家的参与，他们作出了哪些贡献。二、对细胞膜成分的探索历程:1、1895年,欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验，做细胞膜通透性实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：推论1：细胞膜由脂质组成不溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜二、对细胞膜成分的探索历程:哪种脂质？利用哺乳动物成熟红细胞可制备纯净细胞膜，得知结论2、细胞膜中的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。

2、为进一步明确脂质成分的类型，科学家利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞等作为研究材料，并利用哺乳动物红细胞，通过一定的方法可以制备出纯净的细胞膜，通过化学分析最终得知脂质有哪些种类？二、对细胞膜成分的探索历程:思考：实验材料为什么选择哺乳动物成熟红细胞？①动物细胞没有细胞壁，②哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和众多的细胞器，可获得较为纯净的细胞膜。【认识磷脂结构】组成：甘油、脂肪酸和磷酸三部分亲水“头部”（磷酸）疏水“尾部”（脂肪酸）思考：多个磷脂分子在水中应该是怎样排布的？

想一想：

1、细胞生活在液体环境中，细胞膜中磷脂分子该如何排布呢？在水中：空气-水界面上：2、在空气---水界面上，磷脂分子该如何排布?多个磷脂分子在水中总是自发地形成双分子层1925年,两位荷兰科学家戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质,在空气---水界面上铺展成单分子层,测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。结论3：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。S11935年英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力，发现细胞膜表现张力明显低于油—水界面的表面张力。由于人们发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质分子则表面张力会降低。结论4：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。实验证据【细胞膜的成分的总结】细胞膜的成分脂质（约占50%）蛋白质（约占40%）糖类（2%-10%）磷脂是构成细胞膜的主要成分，此外动物细胞还有少量的胆固醇在细胞膜行使功能时起重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的数量和种类就越多与膜上蛋白质或膜上脂质结合成糖蛋白或糖脂分布在细胞膜的外表面脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的？1959年，罗伯特森在电镜看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。大胆地提出了细胞膜模型的假说：所有细胞膜的结构：蛋白质—脂质—蛋白质三明治模型资料一：结构特点：静止的统一结构三、对细胞膜结构的探索蛋白质磷脂蛋白质细胞膜结构的电镜照片20世纪60年代以后，人们对这一模型的异议增加了。不少科学家对于细胞膜是静态的观点提出质疑：

如果是这样，细胞膜的复杂功能将难以实现，连胞吞、胞吐、细胞分裂、细胞生长、变形虫的变形运动这样的现象都难以接受。细胞的生长变形虫的变形运动白细胞吞噬细菌受精时细胞融合植物细胞质壁分离和复原变形虫质壁分离三、对细胞膜结构的探索

细胞膜具有流动性人-鼠细胞融合实验(荧光标记法)

1970年，科学家将人和鼠细胞表面的蛋白质分子分别用红、绿荧光标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种颜色的荧光均匀分布。

结论：人细胞小鼠细胞细胞融合杂交细胞37℃40min红色荧光染料标记的膜蛋白绿色荧光染料标记的膜蛋白新技术带来新模型资料二：三、对细胞膜结构的探索

人-鼠细胞融合实验(荧光标记法)

1970年，科学家将人和鼠细胞表面的蛋白质分子分别用红、绿荧光标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种颜色的荧光均匀分布。

人细胞小鼠细胞细胞融合杂交细胞37℃40min红色荧光染料标记的膜蛋白绿色荧光染料标记的膜蛋白新技术带来新模型资料二：三、对细胞膜结构的探索①该实验直接证明蛋白质分子可以运动；蛋白质分子的运动间接说明磷脂分子也可以运动；因此该实验说明了细胞膜具有一定的流动性②细胞膜的流动性与温度有关。一定范围内，随外界温度升高，膜的流动性增强。细胞膜具有流动性结论：

人细胞小鼠细胞细胞融合杂交细胞37℃40min红色荧光染料标记的膜蛋白绿色荧光染料标记的膜蛋白三、对细胞膜结构的探索在新的观察和实验证据的基础上，1972年，辛格和尼科尔森提出了新的生物膜模型——流动镶嵌模型，为多数人所接受。四、流动镶嵌模型的基本内容磷脂双分子层磷脂分子蛋白质分子糖蛋白1、细胞膜主要由磷脂双分子层和蛋白质组成。细胞膜还有少量的多糖。四、流动镶嵌模型的基本内容2、磷脂双分子层构成了生物膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。一层膜=一层磷脂双分子层=2层磷脂分子层四、流动镶嵌模型的基本内容3、蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层，表现出分布的不对称性。这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。四、流动镶嵌模型的基本内容4、在细胞膜的外表面还有糖类分子，它和蛋白质结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂，这些糖类分子叫做糖被。糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系糖蛋白所在的一侧是细胞膜外侧四、流动镶嵌模型的基本内容5.细胞膜的特点(1)不对称性:膜两侧的分子性质和结构不相同,如糖蛋白只分布在细胞膜外侧。(2)结构特点——流动性:组成细胞膜的磷脂分子可以侧向自由移动,膜中的蛋白质大多也能运动。6.细胞膜流动性的意义？

细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能是非常重要的。四、流动镶嵌模型的基本内容成分细胞膜功能课堂小结：进行细胞间的信息交流控制物质进出细胞将细胞与外界环境分隔开结构决定基本支架--磷脂双分子层蛋白质分子--镶、嵌、贯穿(流动镶嵌模型)脂质糖类蛋白质约50%约2%-10%约40%1.在哺乳动物受精的过程中,精子能够与卵细胞相互识别。精子的头部进入卵细胞中,与卵细胞发生结合,当一个精子进入后,卵细胞发生变化,不再让其他精子进入。这一现象体现出细胞膜能够(

)A.保障细胞内部环境的相对稳定B.控制物质进出细胞C.使卵细胞摄入所需要的精子D.进行细胞间的信息交流D2.下列能正确表示细胞膜结构的是(

)B3.下列关于细胞膜结构探索历程的说法,不正确的是(

)A.最初通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质组成的B.蛋白质—脂质—蛋白质结构模型认为细胞膜为静态的结构C.流动镶嵌模型认为构成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动D.蛋白质—脂质—蛋白质结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是不均匀的D4.目前,细胞膜的流动镶嵌模型已被大多数人所接受,